摘 要：以農(nóng)村供水保障體系省級(jí)籌建工程——廊坊市文安縣地表水廠工程的趙各莊WB線WB9+721-WB9+851段水平定向鉆雙拖拉施工為例，該段全長130 m，設(shè)計(jì)采用PE100管，1.25 MPa，dn500 mm管道，外套PE100管，1.25 MPa，dn700 mm作為保護(hù)套管，使用水平定向鉆機(jī)一次性把套管、供水管道拖拉處理到位。分析了水平定向鉆雙拖拉施工工法的運(yùn)用方式，需要把保護(hù)套管先進(jìn)行封堵處理，再連接擴(kuò)大接頭與支撐套管，使用連接接頭與水平定向鉆進(jìn)擴(kuò)孔器實(shí)行回拖作業(yè)。當(dāng)回拖結(jié)束之后，將一部分保護(hù)套管予以切除，把供水管道和已經(jīng)安裝好的管道連接起來，后續(xù)再實(shí)行套管內(nèi)吹砂、孔洞封堵、注漿等工作，以期能夠?yàn)槠渌蕉ㄏ蜚@雙拖拉施工提供參考。

關(guān)鍵詞：水平定向鉆；雙拖拉；施工工法

中圖分類號(hào)：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-6903（2024）07-0010-03

0 引言

在地下管線的傳統(tǒng)施工模式下，需要分兩次開展拖拉工作，先將保護(hù)套管拖拉完畢，再把供水管道借助鉆機(jī)在保護(hù)套管中拖拉作業(yè)。這種施工模式容易引起涂塑鋼管保護(hù)套管防腐層破損、聚乙烯PE管保護(hù)套管受損，難以保障套管施工效果。本文介紹的水平定向鉆雙拖拉施工工法可做到對(duì)保護(hù)套管、供水管道的一次性拖拉施工，提升了施工效率，節(jié)約了施工時(shí)間，可利用熱熔焊機(jī)實(shí)現(xiàn)保護(hù)套管的連接，然后把供水管道逐一熔接穿進(jìn)套管中，保證了管道施工效果。

1 水平定向鉆雙拖拉施工工藝原理

該工藝是把保護(hù)套管聚乙烯PE100管（直徑為dn700 mm）使用熱熔機(jī)進(jìn)行精確連接，然后把供水管道聚乙烯PE管（直徑為dn500 mm）逐一熔接之后再穿進(jìn)套管中，把保護(hù)套管封閉堵塞處理后，再焊接擴(kuò)大接頭與支撐套管。水平定向鉆機(jī)可以在指定入土位置同時(shí)鉆、擴(kuò)孔，從而使之滿足拖拉的要求。將接頭和水平定向鉆機(jī)擴(kuò)孔器進(jìn)行連接[1]。對(duì)管道進(jìn)行回拖之后，把一部分保護(hù)套管予以切除，對(duì)內(nèi)部供水管道和已經(jīng)安裝到位的管道實(shí)行連接。對(duì)套管進(jìn)行吹砂處理，并做好孔洞封堵和注漿等收尾任務(wù)。

2 工藝操作要點(diǎn)

2.1 測量放樣

在測量放樣過程中，先要布設(shè)地面控制網(wǎng)，其中包含控制基線、軸線與水平基準(zhǔn)點(diǎn)，還需要進(jìn)行校核以確保放樣的準(zhǔn)確性。對(duì)于臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)，應(yīng)當(dāng)選擇穩(wěn)固區(qū)域，并實(shí)施必要的保護(hù)措施，以便于觀測，所設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)目不可低于3個(gè)。

2.2 工作坑、接收坑

在工作坑和接收坑的開挖過程中，需要特別注意地下管線，對(duì)管線周邊的土層需采取人工方式進(jìn)行開挖作業(yè)。在開挖過程中需要分層進(jìn)行，并且使用擋土板支護(hù)施工，以確保整個(gè)施工過程的安全性[2]。

2.3 導(dǎo)向鉆進(jìn)

在進(jìn)行水平定向鉆先導(dǎo)孔時(shí)，明確設(shè)定各軌跡參數(shù)至關(guān)重要。入土角、出土角、圓弧過渡段曲率半徑、管道埋深、管道水平長度以及實(shí)際用管長度等參數(shù)將直接影響到導(dǎo)向鉆進(jìn)的質(zhì)量和效率，影響著最終管道的布置和使用效果。

鉆設(shè)導(dǎo)向孔時(shí)，安裝超過鉆桿外側(cè)直徑大約4 cm的矛式鉆頭，可以有效滿足規(guī)范要求的對(duì)中誤差，確保鉆進(jìn)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。在鉆進(jìn)過程中，需要保持持力均勻、勻速前進(jìn)的操作，結(jié)合鉆進(jìn)阻力來判斷地層情況，并相應(yīng)調(diào)整注水機(jī)的給水壓力與給水量，以確保鉆進(jìn)過程的順利進(jìn)行。

鉆進(jìn)時(shí)需要根據(jù)地層情況靈活調(diào)整注水策略。對(duì)于含水較大的砂層、粉質(zhì)砂粘土，不注水鉆進(jìn)可以有效避免因?yàn)檫^多水分導(dǎo)致的地層塌方和其他問題。而對(duì)于較硬、無地下水的地層，則需要調(diào)高注水壓力，以確保鉆具能夠順利進(jìn)行穿越。

當(dāng)遇到硬質(zhì)障礙物時(shí)，需要謹(jǐn)慎處理。緩慢持力鉆進(jìn)并將鉆具長度記錄下來，準(zhǔn)確鎖定障礙物體的位置和性質(zhì)，以便選擇合適的處理方法。若無法通過鉆穿，可以使用挖掘機(jī)挖設(shè)探坑加以處理，或者總體偏離鉆孔軸線。對(duì)于單個(gè)硬物，可以利用持續(xù)壓力注水鉆進(jìn)與攪磨處理，但需要避免強(qiáng)推進(jìn)，以避免鉆孔發(fā)生偏移問題。在整個(gè)鉆進(jìn)環(huán)節(jié)，需要完整、準(zhǔn)確地記錄障礙物的位置和處理方法，將為后續(xù)的施工提供重要參考[3]。

2.4 擴(kuò)孔

導(dǎo)向孔鉆進(jìn)到達(dá)接收坑后，需要通過測量和比對(duì)設(shè)計(jì)要求來進(jìn)行檢查。如果偏差處于規(guī)定范圍內(nèi)，拆卸掉矛式鉆頭換成魚尾式或者是三叉式擴(kuò)孔鉆頭，啟動(dòng)回拉鉆機(jī)進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)。在擴(kuò)孔環(huán)節(jié)，實(shí)施人工給進(jìn)時(shí)必須要保持均勻，且以勻速進(jìn)行回拖。

連續(xù)注入適量的水，以保護(hù)成孔孔壁和提供潤滑作用。注入水后，利用鉆具攪拌孔中泥土，形成泥漿，這有助于維持圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并減少摩擦。結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)條件，選取刮刀式擴(kuò)孔器，且尺寸設(shè)置為敷設(shè)管道直徑的大約1.5倍，如此不僅可以維持泥漿順暢流動(dòng)，還可確保管線成功推進(jìn)孔內(nèi)。擴(kuò)孔環(huán)節(jié)，若是地質(zhì)較為松軟，便需迅速實(shí)行回?cái)U(kuò)，而在地質(zhì)硬度較高時(shí)，則需均速慢擴(kuò)。

在施工環(huán)節(jié)，需要密切關(guān)注地下水位的變化情況，其有可能會(huì)對(duì)施工產(chǎn)生影響，需要及時(shí)調(diào)整施工方案。還要監(jiān)測土質(zhì)的變化，以便及時(shí)采取相應(yīng)的措施。拉管機(jī)的壓力也需要注意，過大或過小都可能導(dǎo)致施工問題。為了避免擴(kuò)孔跑偏軌跡，使用回拖擴(kuò)孔的方法是常用的做法。在擴(kuò)孔過程中，需要將鉆孔直徑至少擴(kuò)大到管徑的1.3倍，并使用泥漿護(hù)壁來避免鉆孔發(fā)生坍塌，確保土體不會(huì)給管壁造成損壞。

2.5 清孔

在工程中，清孔需要使用拉鏈桿進(jìn)行回?cái)U(kuò)鉆孔，當(dāng)達(dá)到工作坑后，將擴(kuò)孔鉆頭拆卸下來，并替換成拉泥盤開展拉泥成孔工作。拉泥的主要目的是將擴(kuò)孔攪碎的土壤拉運(yùn)出來，以便構(gòu)成圓滑、平順的管道安裝通道。在進(jìn)行首次拉泥時(shí)，一般使用較窄的環(huán)形盤，通過反復(fù)拖拉后，根據(jù)阻力變化來逐漸加裝橫擋，直到可以順利地將其拉出，再封閉拉泥盤。如果土質(zhì)硬度較高，主要為粘質(zhì)土，可以先使用窄的環(huán)形盤來拖拉，降低阻力后再替換成寬的環(huán)形盤繼續(xù)進(jìn)行拉泥作業(yè)。拉泥盤的大小和封閉程度都應(yīng)按照地層土質(zhì)進(jìn)行合理選擇。

2.6 聚乙烯PE100級(jí)dn700 mm套管熱熔熔接

PE管道的連接方式主要有熱熔連接和電熔連接，不可使用螺紋連接與粘接。管件的材料要和管材相同，并且壓力等級(jí)要大于或等于管材，以確保系統(tǒng)的安全運(yùn)行。如果連接管道的兩個(gè)端面壁厚度不一致，需要對(duì)壁厚偏厚的一側(cè)進(jìn)行倒45°角處理，從而使得兩端面的壁厚保持一致，提高連接的質(zhì)量和可靠性。

PE管道和金屬管道、閥門、消防栓等元件的連接應(yīng)當(dāng)使用鋼塑過渡接頭或者是專門設(shè)計(jì)的法蘭連接[4]。不同的PE管道連接方式需要使用相應(yīng)的專門連接工具。例如，在進(jìn)行熱熔連接時(shí)，需要使用熱熔連接工具，并按照規(guī)定的時(shí)間和加熱溫度進(jìn)行操作。一般來說，熱熔連接的溫度范圍在210～230℃，具體的溫度要根據(jù)實(shí)際情況和季節(jié)的變化進(jìn)行調(diào)整。在選擇熱熔焊接進(jìn)行PE管道連接時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先選擇相同牌號(hào)、材質(zhì)和同類型SDR的管材。對(duì)于性能接近但牌號(hào)、材質(zhì)不同的管材與管件、管材相互間的連接，需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以確保連接的質(zhì)量能夠獲得可靠保障，然后才能進(jìn)行連接操作。針對(duì)直徑低于63 mm的PE給水管道，最好不使用對(duì)接焊，而是使用熱熔承插焊接為宜。

負(fù)責(zé)進(jìn)行PE給水管道連接的工作人員需要接受過專業(yè)培訓(xùn)并通過考試后才能上崗，確保操作人員具備必要的技能和知識(shí)，能夠正確、安全地進(jìn)行管道連接工作。在存放地點(diǎn)和施工現(xiàn)場溫度差別比較大的情況下，在連接時(shí)，需要把管材與管件在施工現(xiàn)場放置一定時(shí)間，讓其溫度臨近工地現(xiàn)場的溫度，避免由于溫差引起，熱脹冷縮問題，確保連接時(shí)的尺寸匹配和接口質(zhì)量。為了防止雜質(zhì)、灰塵等污染物進(jìn)入連接點(diǎn)，并保持連接的密封性，需要保持連接及工具的清潔，并在收工時(shí)暫時(shí)封堵管口。連接操作完畢之后，需檢查接頭表面是否平整、無明顯缺陷、裂紋或污染等。如果發(fā)現(xiàn)不合格的接頭，必須重新進(jìn)行連接工作，確保連接的質(zhì)量和可靠性。在進(jìn)行管道連接施工時(shí)，務(wù)必要把控好溫度、時(shí)間以及壓力3方面的參數(shù)。

PE管熱熔對(duì)接的操作流程為：先準(zhǔn)備好所需的管材和管件，并進(jìn)行夾緊以保持穩(wěn)定。然后進(jìn)行切削和對(duì)中操作，確保連接點(diǎn)的平整和對(duì)齊。再進(jìn)行加熱操作，將管材和管件加熱至熔融點(diǎn)。切換操作是將加熱的管材和管件迅速連接在一起。連接完成后，進(jìn)行冷卻，使材料固化。最后，進(jìn)行銑端面操作，確保連接點(diǎn)的平整和光滑。

2.7 聚乙烯PE100級(jí)dn500 mm給水管逐根熱熔熔接并穿入套管

給水管道熱熔熔接與套管相同。給水管道每完成一節(jié)的熱熔處理，就需要立刻使用牽引裝置完成該節(jié)的內(nèi)穿工作，一直到全部完成穿管。

2.8 給水管道打壓

按照有關(guān)規(guī)定，涂塑鋼管、球墨鑄鐵管的試驗(yàn)壓力為0.9 MPa，PE管的試驗(yàn)壓力為0.8 MPa。水壓試驗(yàn)分為兩個(gè)階段。

在預(yù)試驗(yàn)階段，先把試驗(yàn)管道中的壓力下降到和大氣壓力持平，維持60 min，以保證空氣不會(huì)進(jìn)入到管道中。再用增壓泵往試壓管段中輸入潔凈水，讓管道壓力勻速提高到試驗(yàn)壓力，并維持此壓力30 min。在這個(gè)過程中，如果發(fā)現(xiàn)壓力降低，可進(jìn)行注水補(bǔ)壓，不過不可超過試驗(yàn)壓力。還需要檢查管道接口、配件等部位是否存在滲漏問題，若有則需立即停止試壓，找出具體原因并加以處理之后，再次開展試壓工作。最后，停止注水補(bǔ)壓，維持當(dāng)前壓力30 min，如果30 min后壓力降低到試驗(yàn)壓力70%，表示此階段試驗(yàn)工作順利結(jié)束。如果30 min后壓力低于試驗(yàn)壓力70%，則表示試驗(yàn)不通過，需對(duì)管道進(jìn)行處理后再次試壓[5]。

在進(jìn)行水壓測試的主試驗(yàn)階段，先要對(duì)管道進(jìn)行泄水降壓操作。降壓的幅度應(yīng)該是試驗(yàn)壓力的10%～15%。這樣做是為了減少管道內(nèi)部的壓力，為后續(xù)的試驗(yàn)做好準(zhǔn)備。從預(yù)試驗(yàn)階段的增壓環(huán)節(jié)開始重新進(jìn)行試驗(yàn)。在試驗(yàn)過程中，需要每隔3 min對(duì)管道剩余壓力進(jìn)行一次記錄，一共持續(xù)30 min。如果在30 min內(nèi)試壓管道剩余壓力呈現(xiàn)上升趨勢，那么可以判定水壓試驗(yàn)合格。如果在30 min內(nèi)試壓管道內(nèi)剩余水壓沒有上升趨勢，那么需要繼續(xù)觀察額外的60 min。如果在總共90 min的觀察期內(nèi)，管道的壓力下降幅度低于0.02 MPa，那么此次試驗(yàn)也可以判定為合格。在試壓過程中應(yīng)該進(jìn)行分級(jí)試壓。每次升級(jí)壓力時(shí)，都應(yīng)該對(duì)后背、支墩、管身與接口進(jìn)行檢查。

2.9 端頭封堵

在進(jìn)行管道施工時(shí)，為了防止泥漿和污染物進(jìn)入管內(nèi)，需在拖拉管的另一端使用充氣堵頭裝置來封堵套管，以確保管道的清潔和安全，避免不必要的污染。

2.10 管道回拖

先使用現(xiàn)場制備成的PE管封套來密封管頭，并在管頭的后端連接回?cái)U(kuò)頭。再把管子回拉到工作井之后，將回?cái)U(kuò)頭和分動(dòng)器拆卸下來，并安裝好封堵頭。這個(gè)過程需要工作人員按照設(shè)備數(shù)據(jù)，勻速、平穩(wěn)地牽引管道，堅(jiān)決禁止蠻力拖拽，以確保管道的安全和穩(wěn)定。

2.11 聚乙烯PE100級(jí)dn700 mm套管兩端切除多余部分

當(dāng)拖拉管結(jié)束后，需要使用切刀將套管的兩端分別切除多余部分。這樣可以為供水管道的對(duì)接提供方便，確保連接的牢固和穩(wěn)定。

2.12 吹砂填充管道間空隙

在管道和套管之間的空隙中，使用中粗填充材料進(jìn)行填充。一般填充的高度是套管的2/3左右，以防止供水管道和套管之間相互影響，確保管道在套管內(nèi)的穩(wěn)定性。

2.13 管頭使用瀝青油麻封堵

在供水管道的管頭和套管之間的1m范圍內(nèi)，使用瀝青油麻來進(jìn)行封堵。如此可以有效地避免沉降對(duì)供水管道的影響，保證供水的正常運(yùn)行。

2.14 泥漿置換

在套管和土層之間存在滯留的泥漿，需要進(jìn)行置換處理。一般使用水泥粉煤灰的混合物進(jìn)行置換，水泥、粉煤灰和水的比例是1：2：1.5。這樣可以填充泥漿的空隙，防止形成空洞，確保路面的平穩(wěn)和安全。

2.15 工作坑、接收坑土方回填

在實(shí)施管道回填前，清理工作泥漿并外運(yùn)是非常必要的。這一步驟可以確保工作坑內(nèi)部清潔，并為土方回填做好準(zhǔn)備。管道回填分為兩個(gè)關(guān)鍵步驟，第一步是回填管道兩側(cè)并確保夯實(shí)，第二步是進(jìn)行大面積回填，并采用機(jī)械設(shè)備來完成。

在回填環(huán)節(jié)，特別需要注意管道下側(cè)和管底的空隙位置，這些部位很容易忽略，而且在試壓時(shí)也需要留有觀察接頭質(zhì)量的空間。一旦管道試壓合格，就需要進(jìn)行大面積回填，其中管頂以上300 mm部分需要用原土填實(shí)。此外，還需留意管周邊200 mm內(nèi)的回填土，確保其中不含有粒徑超過10 mm的堅(jiān)硬石塊。為了防止在試壓時(shí)管道系統(tǒng)產(chǎn)生推移，應(yīng)盡快進(jìn)行管道回填，以確保管道系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語

水平定向鉆雙拖拉施工工法主要是利用定向鉆機(jī)，做到一次性完成保護(hù)套管與供水管道的拖拉穿越任務(wù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的明挖直埋敷設(shè)套管后穿管或頂管施工敷設(shè)套管后穿管有著突出的優(yōu)點(diǎn)，可以節(jié)約一定成本、減少工期，省略較多的土方開挖、基坑排水與清理、大型機(jī)械設(shè)備運(yùn)輸?shù)裙ぷ?，還能避免因施工引起的環(huán)境破壞、水資源污染等問題。

參考文獻(xiàn)

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